鉛絲石籠在河道控導工程中的應用

朱秉江

（甘肅省山丹縣馬營河流域管理處，甘肅山丹734103）

近些年，受上游水庫聯合調度運行的影響，使河道來水來沙條件出現顯著改變，中小流量顯著增加，造床流量減少，河床淤泥堆積量有逐年上升的趨勢，灘槽高差，以致主流頻繁擺動，對淘岸構造形成嚴重的沖刷作用，對沿河居民農業生產與生命財產安全形成較嚴重的影響[1]。針對以上情況，在河道工程整治階段，施工方擬定采用鉛絲石籠護岸的工法，取得了較好的效果，現對其在河道控導工程起到的作用及具體應用方法加以分析。

1 工程概況

馬營河是黑河最東的一條支流，也是山丹縣境內最大的河流，全長113 km，自然坡降范圍為1/30～1/40，河床曲折，呈“S”形，地層巖性河岸表層是低液限黏土，河床上、下段分別是沖洪積含礫砂層、沖洪積中細砂層。經現場實測發現，本河道兩崖坎標高為0.3～2.9 m。

2 河岸沖淘崩塌的成因與鉛絲石籠的作用

針對河岸沖淘崩塌的成因，主要是水流與灘岸兩者相互作用后形成的產物。可以將水流看成是一種持續不斷的慣性流體，若其和灘岸相接觸過程受到阻礙以后，將會誘導水流分股過程，當回流與搜根流兩者相遇后便會形成有巨大離心及向心力的環流，以致橫向不能均衡的輸沙，若環流和河床土質無法維持均衡狀態時，河床就會被破壞，進而形體有所改變，產生不規則的沖刷坑，流速越大，沖刷坑越深，灘岸邊坡系數越小，沖刷坑越深[2]。

將鉛絲石籠用于河道灘岸整治工程中能起到較好的穩固作用；采用鉛絲石籠維護河道灘岸基本土體，使其免受沖淘，以上是近些年國內很多河道工程項目中防止土體被破壞、減少流失量的常用手段，鉛絲石籠對土體直接和水流接觸過程形成阻止作用，進而減輕水流對土體的沖刷侵蝕作用，且石籠自體沉重，穩定性較強，很難被水流沖破，與其他加固穩定護坡方法相比較，其能承受高速度水流的沖刷作用。在河道防護工程中，鉛絲石籠不僅能對分隔分流起到阻斷作用，也能承受水流沖刷惡劣環境的考驗。故而在生產實踐中，要求選用的鉛絲石籠鉛絲韌性優良、高強度、耐腐蝕性好，可以選用硬度大、抗沖擊能力強的花崗巖，保障其使用壽命。

3 工程設計、施工技術方法

3.1 鉛絲石籠工程設計

3.1.1 設計沉排護腳3.1.1.1沉排壓載。通過肉眼觀察，沉排護腳是采用鉛絲編成的網格式籠狀物，內部切有塊石，針對網格的規格大小，以不漏掉填充的石塊為限度。本工程設計鉛絲石籠時選用8#鉛絲編成網格，按照0.5 m×0.5 m間距布設對拉鉛絲，綁緊上下網片和砌體，借此方式強化石籠的整體性。

3.1.1.2 確定沖刷深度。因有水流側蝕作用，使護腳受到一定限制，護腳位置河床一定沖深，針對護腳尺寸，要符合河床沖刷到最低高程時護腳構造坡度依然能維持穩定性，實現對岸坡的有效維護。采用下式測算沖刷深度[3]：

式中，α為水流流向和岸坡的夾角（°），取45°；m為護腳終止后的邊坡系數，取3；Vj為水流發生偏斜時，局部沖刷流速（m/s），取1.1。

3.1.2 設計沉排護坡

3.1.2.1 確定護坡坡度。結合土工試驗資料，河岸土質、飽和土的內摩擦角通常分別是26°、22°，其穩定坡比一般為1∶2.5。

3.1.2.2 沉排壓載。使用8#鉛絲制作成網格，按1.0 m×1.0 m間距布置對拉鉛絲，綁緊上下網片和砌體，增強石籠的整體性。

3.1.2.3 護坡封頂。護坡的頂部設計情況影響著石籠護坡結構的抗滑性、穩定性。本河道護岸工程封頂利用平封法，平封延展長度取1.0 m。

3.2 施工技術方法

3.2.1 基礎清理 項目施工借助1 m3挖掘機，75 kW推土機器械進行，清理基礎基面上滯留的淤泥、木屑等雜物。加強堤基清理寬度指標的控制，可以利用基礎設計寬度和壩前后側1.0 m的富余寬度之和進行計量。針對基礎清理階段形成的廢棄殘渣，應統一運輸、攤堆在堤防后背水側，基礎清理深度平均為30 cm。雜物清除結束后，組織工人沿壩軸線予以整頓，通過碾壓維持并鞏固堤基原狀態[4]。

3.2.2 挖掘基礎 利用1 m3挖掘機挖掘基礎，開挖作業面分層水平掘進，各層挖掘深度維持1.0 m，挖掘邊坡堤內側按1∶2、另一側按1∶1.75挖掘，借此方式減少作業量，確保施工活動安全穩定推進。針對壩坡側，嚴禁出現超挖情況，要預留出20 cm保護層，為人工削坡修整操作創造便利條件。針對由基礎內挖掘出的土方，將其堆積在基礎挖掘坑河床側，用作回填基坑的用料。

3.2.3 填筑壩體 利用器械挖出河床內的砂礫石，并將其運輸到上堤集中安置，推土機整頓物料，壓路機碾壓，分層式填筑壩體，各層鋪土厚以40～65 cm為宜，各碾壓作業面長度≥200 m，碾壓面高程差≤±5 c。

3.2.4 鉛絲籠裝塊石施工 具體是在預定的位置，施工方組織人力對鉛絲籠進行綁扎處理，人工將石塊裝進石籠體內。鉛絲綁扎連接不同石籠體，使其安穩性符合設計要求，不同鉛絲籠之間要形成一定錯開縫，整齊安放，將300～500 mm塊石或卵石投放至鉛絲籠中，本工程項目中填石的平均粒徑為400 mm[5]。明確要求要分層填筑塊石，填筑過程中要做密實處理，推薦用砂礫石灌縫進行填充。

4 結束語

本河道工程治理階段應用了鉛絲石籠護砌技術，在2017年12月底開工，歷經2018—2020年的汛期檢驗，確認本工程綜合狀態良好，新建設出的防洪堤段沒有出現被水流淘空、塌陷等不良情況，采用的工藝技術、項目建設質量標準均符合設計要求，實現對兩灘農耕生產、村落安全的有效保護，具有較高的社會效益。